如圖,在水平桌面上固定著兩根相距20 cm、相互平行的無電阻軌道PQ,軌道一端固定一根電阻為0.01 Ω的導體棒a,軌道上橫置一根質(zhì)量為40 g、電阻為0.01 Ω的金屬棒b,兩棒相距20 cm.該軌道平面處在磁感應強度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強磁場中.開始時,磁感應強度B0=0.10 T(設棒與軌道間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等,g取10 m/s2)

(1)若保持磁感應強度B0的大小不變,從t=0時刻開始,給b棒施加一個水平向右的拉力,使它做勻加速直線運動.此拉力F的大小隨時間t變化關系如圖所示.求勻加速運動的加速度及b棒與導軌間的滑動摩擦力.

(2)若從t=0開始,磁感應強度B隨時間t按下圖中圖象所示的規(guī)律變化,求在金屬棒b開始運動前,這個裝置釋放的熱量是多少?

答案:
解析:

  解:(1)由圖象可得到拉力F與t的大小隨時間變化的函數(shù)表達式為F=F0  2分

  當b棒勻加速運動時,根據(jù)牛頓第二定律有:FfF=ma  2分

  F=B0IL I  2分

  v=at

  ∴F

  聯(lián)立可解得F=f+ma  2分

  將據(jù)代入,可解得a=5 m/s2 f=0.2 N  2分

  (2)當磁感應強度均勻增大時,閉合電路中有恒定的感應電流I,以b棒為研究對象,它受到的安培力逐漸增大,靜摩擦力也隨之增大,當磁感應度增大到b所受安掊力F與最大靜摩擦力f相等時開始滑動.

  感應電動勢:E I  2分

  棒b將要運動時,有f=BtIL ∴Bt  2分

  根據(jù)Bt=B0,得t=1.8 s  2分

  回路中產(chǎn)生焦耳熱為Q=I22rt=0.036 J  1分


練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖,A、B、C三個木塊的質(zhì)量均為m,置于光滑的水平桌面上,B、C之間有一輕質(zhì)彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不固連.將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線把B和C緊連,使彈簧不能伸展,以至于B、C可視為一個整體.現(xiàn)A以初速度v0沿B、C的連線方向朝B運動,與B相碰并粘合在一起.以后細線突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離.已知離開彈簧后的速度恰好為v0.求彈簧釋放的勢能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,如圖(a)所示.向左推小球,使彈黃壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面.通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.
回答下列問題:
(1)本實驗中可認為,彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等.已知重力加速度大小為g.為求得Ek,至少需要測量下列物理量中的
ABC
ABC
(填正確答案標號).
A.小球的質(zhì)量m                     B.小球拋出點到落地點的水平距離s
C.桌面到地面的高度h               D.彈簧的壓縮量△x
E.彈簧原長l0
(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek,得Ek=
m
gs
2
 
4h
m
gs
2
 
4h

(3)圖(b)中的直線是實驗測量得到的s-△x圖線.從理論上可推出,如果h不變,m增加,s-△x圖線的斜率會
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”);如果m不變,h增加,s-△x圖線的斜率會
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”).由圖(b) 中給出的直線關系和Ek的表達式可知,Ep與△x的
2
2
次方成正比.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?桂林模擬)如圖所示,一木塊位于光滑的水平桌面上,木塊上固連一支架,木塊與支架的總質(zhì)量為M.一擺球掛于支架上,擺球的質(zhì)量為m,m<
12
M
擺線的質(zhì)量不計.初始時,整個裝置處于靜止狀態(tài).一質(zhì)量為m的子彈以大小為v0、方向垂直于圖面向里的速度射人擺球并立即停留在球內(nèi),擺球和子彈便一起開始運動.已知擺線最大的偏轉(zhuǎn)角小于90°,在小球往返運動過程中擺線始終是拉直的,木塊未發(fā)生轉(zhuǎn)動.
求①擺球上升的最大高度.
②擺球在最低處時速度的大小和方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖,A、B、C三個木塊的質(zhì)量均為m.置于光滑的水平桌面上,B、C之間有一輕質(zhì)彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不固連,將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線把B和C緊連,使彈簧不能伸展,以至于B、C可視為一個整體.現(xiàn)B、C以初速率v0沿B、A的連線方向朝A運動,與A相碰并粘合在一起.以后細線突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離.已知C離開彈簧后的速率恰為v0
(1)求碰后彈簧未伸展時,A、B、C一起運動的速率;
(2)求彈簧釋放的勢能.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

幾位同學在網(wǎng)上查到在彈性限度內(nèi)彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量x之間的關系為,于是他們設想,讓彈簧的彈性勢能全部釋放出來推動物體沿不光滑的水平面運動,測量對應彈簧不同壓縮量下物體滑行的距離,就可以定性地驗證這一結(jié)論,他們設計了如下實驗:將帶有擋板的表面處處粗糙程度相同的木板固定在水平桌面上,將一根很輕的彈簧(約14cm),一端固定在擋板上,將一個做有標記的物塊緊貼彈簧放置在彈簧原長處,并在木板側(cè)面平行木板固定一長條硬紙板,將物塊的標記位置記錄在紙板上,記作O,并以O為坐標原點,以平行木板方向建立x軸,在x軸上O 點的左側(cè)用刻度尺自O點向左每間隔1cm做出刻度線,記作x0=-1cm、-2cm。并將刻度尺固平行固定在木板側(cè)面,并使其0雇刻線與O點重合,在進行實驗時,使彈簧的壓縮量以1cm遞增,釋放物塊,并記錄物塊最終停止運動時標記所在的位置,用刻度尺測量出該位置距離O點的距離,記作x1,記錄的數(shù)據(jù)如圖所示;

次數(shù)n/次

1

  2

  3

  4

  5

  6

7

  8

  9

x0/cm

  -1

  -2

  -3  

  -4

 - 5

  -6

  -7

  -8

  -9

x1/cm

-0.90

-0.20

 0.60

 2.40

  5.00

 

12.60

17.58

21.00

據(jù)此請回答:

(1) 第1、2組數(shù)據(jù)中的x1為負,表示的物理意義為___________________________________。

(2) 分析第3、4、5、組數(shù)據(jù),于是他們得出結(jié)論______________________________________。

(3) 漏掉的第6組數(shù)據(jù)中的x1值,請你幫他們填在表中相應位置。

(4) 第9組數(shù)據(jù)明顯有偏差的原因最可能是__________________________________________。

(5) 若上述關系式成立,且彈簧的勁度系數(shù)已測出為k,則我們可以用表中的合適數(shù)據(jù)來求出物塊與木板間的動磨擦因數(shù)μ,則還需要的一個測量工具是_________________,須測量的物理量為______________________(并用字母表示),則μ值的表達式為_____________________(用有關物理量的字母表示)。

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